JP2003162977A

JP2003162977A - 蛍光ランプ、その製造法および照明器具

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Publication number: JP2003162977A
Application number: JP2002332613A
Authority: JP
Inventors: Shoji Naoki; 庄司直木; Takashi Yorifuji; 孝依藤; Takeo Hashimoto; 剛夫橋本; Naoya Oura; 直也大浦; Osamu Shirai; 修白井
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】少量であっても水銀の定量封入が可能であると
ともに、従来技術のような固定の問題がなく、技術的に
製造が容易で、または経済的であるとともに、適合範囲
の広い蛍光ランプ、その製造法および照明器具を提供す
る。【解決手段】蛍光ランプ22は、水銀を含む可電離性媒体
を封入した透光性気密容器11と；この容器11の内側に直
接的または間接的に形成した蛍光発光層12と；透光性気
密容器11内の可電離性媒体による陽光柱放電を維持する
ための手段13と；透光性気密容器11内の蛍光発光層12上
を移動可能に封入された粒径が０．３ないし３ｍｍの水
銀放出基体14と：を具備したことを特徴とする。所定粒
径の水銀放出基体14を透光性気密容器11内に蛍光発光層
12上を移動可能に封入することにより、蛍光発光層12が
損傷されにくく、かつ外観も良好であって、水銀の定量
封入およびランプ製造が容易となる。また、水銀放出基
体14のための特別の支持構造を有さないので、ランプ構
造が簡単である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水銀を定量封入す
るのに好適な蛍光ランプ、その製造法および照明装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光ランプに水銀を封入する方法として
は、液状の水銀をランプに接続した細管から滴下するの
が最も一般的であるが、水銀を定量封入することが困難
である。これを改善するために、特公昭５８−１０８１
３号公報記載の方法がある。これは、単一の水銀秤量器
で所定量に秤量された水銀の表面を化学的に安定な粉末
で被覆した後に封入するようにしたものである。

【０００３】その他の手法として、水銀をアマルガムに
して封入することが例えば特公昭５４−１１８６７５号
公報に記載されている。このものは、第５図に示すよう
にインジウム等のアマルガム形成金属５１と水銀とが合
金を形成して固溶体のアマルガムとなり、このアマルガ
ムが光透性封体５２内で放電による発熱に晒されるとき
水銀蒸気を放出して水銀蒸気によるアーク放電が生起す
る。しかし、ある蒸気圧以上になろうとすると、過剰の
水銀蒸気がアマルガム形成金属と再び固溶体の合金を形
成するため、水銀蒸気圧が一定に保持される発明であ
る。さらに、上記公報のものは蛍光ランプを安価に提供
するためにアマルガム形成金属が、特別な保持構造に保
持されることなく、透性封体内において移動可能に配置
されている。

【０００４】また、特開平１−１６９８３８号公報に記
載されているものは、化学的に安定でかつ水銀と合金を
作る金属とで構成される粒を蛍光ランプ内に封入する構
成である。このものは水銀と合金を作る金属の種類から
すると、上記の従来技術と同様に合金はアマルガムとな
るものを対象にしていると考えられる。また、実施例の
記載および図面には、細管に縮径部を形成して合金が蛍
光ランプ内に落下しないようにしていることからも合金
はアマルガムであると推定できる。なぜなら、アマルガ
ムを直接蛍光ランプ内に移動可能に封入すると、蛍光発
光層の黒化の問題を惹起するからである。

【０００５】さらに、予め水銀をガラスカプセルに封入
してから、ランプ内に導入し、カプセルを破壊して水銀
を封入することも知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】第一の従来技術におい
ては、水銀は環境保全のために必要最小限にすることが
好ましいので、放電に必要な封入量を理論計算して最小
限の封入量にしようとすると、水銀量は極めて少なくて
よいから、水銀が粉末中に潜ってしまったりして、全量
を封入することが困難である。

【０００７】第二の従来技術においては、放電灯の作動
中といえどもアマルガム形成金属はまだ相当量の水銀を
含んでいる。従って、光透性封体内の蛍光体とアマルガ
ム形成金属が常時接触していることになり、水銀と蛍光
体が反応して蛍光体の黒化を生じやすいという欠点があ
る。そのため、この従来技術においては、球状のアマル
ガム形成金属５１をさらにチタニア等からなる水銀蒸気
に対して多孔性で、可電離性媒体や他の蛍光灯内の部品
に対し化学的に不活性である材料からなる非被着被覆５
３を施している。従って、コスト高は免れないし、非被
着被覆５３による十分な効果も期待できない。

【０００８】また、第二の従来技術においては、アマル
ガムはその温度特性からどのようなランプにも利用でき
るものではない。

【０００９】さらに、第三の従来技術においては、細管
に縮径部を形成しなけれはならず、製造が面倒で高価と
なる。

【００１０】最後に第四の従来技術においては、ガラス
カプセルを気密容器内に固定する必要があり、技術的ま
たは経済的に問題がある。

【００１１】本発明は、このような従来技術をさらに改
善しようとするもので、少量であっても水銀の定量封入
が可能であるとともに、従来技術のような固定の問題が
なく、技術的に製造が容易で、または経済的であるとと
もに、適合範囲の広い蛍光ランプ、その製造法および照
明器具を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の蛍光ランプ
は、水銀を含む可電離性媒体を封入した透光性気密容器
と；この容器の内側に直接的または間接的に形成した蛍
光発光層と；透光性気密容器内の可電離性媒体による陽
光柱放電を維持するための手段と；透光性気密容器内の
蛍光発光層上を移動可能に封入された粒径が０．３ない
し３ｍｍの水銀放出基体と：を具備したことを特徴とす
る。粒子サイズ０．３ｍｍ未満になると、粒子の製造が
困難になり、また粒径が３ｍｍを超過すると、細管内に
導入することが困難になる。最適範囲は１ｍｍ前後（±
２０％程度）である。粒子サイズは球状、非球状のいず
れにおいても最大径を意味する。

【００１３】請求項２は、請求項１記載の蛍光ランプに
おいて、前記水銀放出基体は、単一の粒子状をなしてい
ることを特徴とする。

【００１４】請求項３は、請求項１記載の蛍光ランプに
おいて、前記水銀放出基体は、任意個数が細管を経由し
て封入されていることを特徴とする。

【００１５】請求項４は、請求項１ないし３いずれか一
記載の蛍光ランプにおいて、前記水銀放出基体は、多孔
質の粒子状をなしていることを特徴とする。

【００１６】請求項５は、請求項１ないし３いずれか一
記載の蛍光ランプにおいて、前記水銀放出基体は、粒子
状の亜鉛−水銀合金であることを特徴とする。

【００１７】請求項６の照明装置は、照明装置本体と；
この本体に装着した請求項１ないし５いずれか一記載の
蛍光ランプと；電源と蛍光ランプとの間に電気的に介在
して蛍光ランプを安定に点灯する安定器と；を具備した
ことを特徴とする。

【００１８】請求項７の蛍光ランプの製造法は、透光性
気密容器の内側に直接的または間接的に蛍光発光層を形
成する工程と；透光性気密容器内部に電極を封着する工
程と；予め水銀を含有させた粒径が０．３ないし３ｍｍ
の任意個数の水銀放出基体を細管を経由して透光性気密
容器内部に蛍光発光層上を移動可能に封入する工程と；
透光性気密容器内部に希ガスを封入する工程と；透光性
気密容器を加熱して水銀放出基体から水銀を放出させる
工程と；を具備したことを特徴とする。

【００１９】請求項１の発明では、水銀は水銀放出基体
に予め含有されて固形化され、所望の粒径に形成されて
いるので、定量封入しやすく、かつ水銀放出基体は蛍光
発光層上を移動しても蛍光ランプとしての機能に対する
本質的な悪影響はない。

【００２０】請求項２の発明では、水銀放出基体が単一
の粒子状をなすので、透光性気密容器内部への導入は例
えば製造過程において細管から容易に行うことが可能で
ある。すなわち、単一粒子であれば、製造が容易であ
る。

【００２１】請求項３の発明では、任意個数の水銀放出
基体が細管を経由して封入されているので、水銀の定量
封入が容易となる。

【００２２】請求項４および５の発明では、水銀放出基
体の適当な材質を明らかにした。

【００２３】請求項６の発明では、請求項１ないし５の
いずれか一記載の蛍光ランプを有するので、照明装置と
しても水銀粒子が直接蛍光発光層に接触することによる
黒化のおそれがなく、しかも水銀封入量が最少にして環
境保全上も極めて望ましい。

【００２４】請求項７の発明では、水銀を含む水銀放出
基体を任意個数だけ管内に封入後容器を加熱して水銀を
放出させるので、定量封入が容易である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１ない
し４を参照して説明する。

【００２６】図１は、本発明の蛍光ランプの一例を示す
一部を破断し、かつ一部を拡大した断面により示す正面
図である。図において、１１は透光性気密容器で、主要
部が例えば細長いガラス管からなり、内部には水銀およ
びアルゴン等の希ガスを含む可電離性媒体が封入されて
いる。１２は透光性気密容器の内側例えば内面に形成し
た蛍光発光層である。１３は気密容器内部の陽光柱放電
を維持するための手段例えば電極である。この電極は気
密容器１１の外部に配設されていてもよい。また、電極
を使用しないで、高周波誘導コイルを使用する無電極式
方式であってもよい。

【００２７】１４は例えば複数個の水銀放出基体で、透
光性気密容器内の蛍光発光層１２上を移動可能に封入さ
れ、水銀を放出した後は水銀を実質的に再吸収しないも
のであり、多孔質のものであることを許容する。この水
銀放出基体は、粒子サイズが１ｍｍ以下の場合は嵩比重
が６．８以下、粒子サイズが１．２ｍｍ以下の場合は嵩
比重が４．７以下、粒子サイズが１．５ｍｍ以下の場合
は嵩比重が１．２以下とされる。粒子サイズ１ｍｍの場
合の水銀含有量は７ないし８ｍｇである。また、粒子サ
イズは０．３ないし３ｍｍの範囲で任意サイズのものが
使用される。

【００２８】また、水銀放出基体１４は、水銀と固溶体
の合金を実質的に形成しない金属例えば亜鉛Ｚｎが使用
される。この場合、水銀を放出した後は多孔質を呈する
が、放出の程度によっては内部中央部には若干の水銀が
含有された状態であってもよい。

【００２９】さらに、水銀放出基体としてはガラス、セ
ラミックスを多孔質にしたものであってもよい。このよ
うな材質を使用する場合は、予め減圧雰囲気中に水銀放
出基体を置いた後に水銀を強制的に吸蔵させることがで
きる。

【００３０】なお、１５はステム、１６は導電性被膜、
１７は口金、１８は口金ピンである。

【００３１】ラピッド形蛍光ランプの場合には、導電性
被膜１６が蛍光発光層１２と透光性気密容器１１との間
に形成されるが、スイッチスタート形蛍光ランプの場合
には導電性被膜１６がなくてもよい。

【００３２】蛍光発光層に使用する蛍光体としては、３
波長形の蛍光体や連続波長発光形のハロ燐酸蛍光体等任
意の各種蛍光体を用いることができる。

【００３３】希ガスとしては、アルゴンＡｒ、クリプト
ンＫｒ、キセノンＸｅ等を単独または混合して用いるこ
とができる。

【００３４】透光性気密容器１１は、図１の場合は直管
形の蛍光ランプであるが、環形蛍光ランプ、鞍形等に屈
曲したいわゆるコンパクト形蛍光ランプ等各種低圧水銀
蒸気蛍光ランプに適用できるが、本発明はこれらに限定
されるものではない。

【００３５】次に、第２図を参照しながら製造方法を説
明する。透光性気密容器１１の主要部をなすガラス管に
常法により導電性被膜１６および蛍光発光層１２を形成
し、管の両端に電極１３を有するステム１５を封着して
透光性気密容器１１を構成する。その後ガラス管を加熱
排気し、希ガスおよび水銀を含む任意個数の水銀放出基
体１４を示すガラス管の一端に接続された細管１９を経
由して封入する。ガラス管は上記加熱の余熱または別途
加熱により、水銀放出温度以上に加熱されて水銀を放出
する。放出された水銀は水銀放出基体に実質的に再度吸
着されることはない。希ガスは、水銀を水銀放出基体に
より封入し排気した後に封入してもよいし、気密容器１
１の一端から排気しながら他端から水銀を水銀放出基体
により封入してもよい。

【００３６】水銀放出基体として例えば亜鉛を使用する
場合、Ｚｎ−Ｈｇのそれぞれが例えば５０重量％の合金
として容器内に封入する。水銀放出前の合金の比重は
９．３であるが、水銀放出温度以上で容器を加熱する
と、水銀は放出され、嵩比重が４．７の多孔質の亜鉛が
容器内に移動可能な状態で残留する。同様にＺｎ１０
％、Ｈｇ９０％の合金では水銀放出前は比重が１２．４
であるが、放出後は１．２となる。

【００３７】表１は、水銀放出物質の粒子サイズと水銀
放出後の嵩比重との関係において、蛍光発光層の損傷の
有無および程度を振動および包装落下試験を行った結果
を示したものである。

【００３８】

【表１】

【００３９】図３は他の実施例を示す。この実施例は水
銀放出基体１４を単一粒子にして封入したものである。
通常粒子サイズ３ｍｍ以内にすれば、細管を経由して容
易に透光性気密容器１１内に導入することができる。な
お、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。

【００４０】図４は本発明の蛍光ランプを用いた照明装
置の一例を示す概念図である。図に示した照明装置は照
明器具である。図において２０は照明器具本体で、ラン
プソケットや建物への取付け機構、電源接続機構等を具
備している。２１は安定器で、電源と蛍光ランプ２２と
の間に電気的に介在して蛍光ランプを安定に点灯するよ
うに作用する。図示しないが、照明装置としては、電球
形蛍光ランプ等であってもよい。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、所定粒径の水銀放出基
体を透光性気密容器内に蛍光発光層上を移動可能に封入
することにより、蛍光発光層が損傷されにくく、かつ外
観も良好であって、水銀の定量封入およびランプ製造が
容易な蛍光ランプを提供できる。また、水銀放出基体の
ための特別の支持構造を有さないので、ランプ構造が簡
単であり、従って蛍光ランプを安価に提供できる。しか
も、水銀は水銀放出基体に含有させた状態にして透光性
気密容器内に封入するので、製造時の定量管理が容易と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光ランプの一実施例を示す一部を破
断し、かつ一部を拡大して示す正面図である。

【図２】本発明の蛍光ランプの製造工程の一例を示す図
である。

【図３】本発明の蛍光ランプの他の実施例を示す一部断
面図である。

【図４】本発明の照明器具の一例を示す概念図である。

【図５】従来の蛍光ランプを示す拡大一部断面図であ
る。

【符号の説明】

１１透光性気密容器１２蛍光発光層１３陽光柱放電を維持する手段１４水銀放出基体２０照明器具本体２１安定器２２蛍光ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本剛夫東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者大浦直也東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者白井修東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内Ｆターム(参考） 5C012 RR04 RR05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水銀を含む可電離性媒体を封入した透光
性気密容器と；この容器の内側に直接的または間接的に
形成した蛍光発光層と；透光性気密容器内の可電離性媒
体による陽光柱放電を維持するための手段と；透光性気
密容器内の蛍光発光層上を移動可能に封入された粒径が
０．３ないし３ｍｍの水銀放出基体と：を具備したこと
を特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】前記水銀放出基体は、単一の粒子状をな
していることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
【請求項３】前記水銀放出基体は、任意個数が細管を
経由して封入されていることを特徴とする請求項１記載
の蛍光ランプ。
【請求項４】前記水銀放出基体は、多孔質の粒子状を
なしていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか
一記載の蛍光ランプ。
【請求項５】前記水銀放出基体は、粒子状の亜鉛−水
銀合金であることを特徴とする請求項１ないし３いずれ
か一記載の蛍光ランプ。
【請求項６】照明装置本体と；この本体に装着した請
求項１ないし５いずれか一記載の蛍光ランプと；電源と
蛍光ランプとの間に電気的に介在して蛍光ランプを安定
に点灯する安定器と；を具備したことを特徴とする照明
装置。
【請求項７】透光性気密容器の内側に直接的または間
接的に蛍光発光層を形成する工程と；透光性気密容器内
部に電極を封着する工程と；予め水銀を含有させた粒径
が０．３ないし３ｍｍの任意個数の水銀放出基体を細管
を経由して透光性気密容器内部に蛍光発光層上を移動可
能に封入する工程と；透光性気密容器内部に希ガスを封
入する工程と；透光性気密容器を加熱して水銀放出基体
から水銀を放出させる工程と；を具備したことを特徴と
する蛍光ランプの製造法。